Question

CO、CO₂是火力发电厂释放出的主要尾气，为减少对环境造成的影响，发电厂试图采用以下方法将其资源化利用，重新获得燃料或重要工业产品。

（1）用CO₂来生产燃料甲醇的方法，可以将CO₂变废为宝。

已知在常温常压下，甲醇、CO的燃烧热分别是726.5kJ·mol^-1、110.5 kJ·mol^-1。写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：_____；

（2）CO与Cl₂在催化剂的作用下合成光气（COCl₂）。某温度下，向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl₂，在催化剂的作用下发生反应：CO（g） +Cl₂（g） COCl₂（g） ΔH = a kJ/mol反应过程中测定的部分数据如下表：

t/min	n(CO)/mol	n(Cl2)/mol
0	1.20	0.60
1	0.90
2	0.80
4		0.20

①反应0～2min末的平均速率v（COCl₂）=__________mol/（L·min）。

②在2min～4min间，v（Cl₂）_正______v（Cl₂）_逆 （填“>”、“=”或“<”）， 该温度下K =______。

③已知X、L可分别代表温度或压强，下图表示L一定时，CO的 转化率随X的变化关系。X代表的物理量是__________；a_________0 （填“>”，“=”，“<”）。

（3）在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体：

2CO（g）＋2NO（g）2CO₂ （g）＋N₂ （g）

ΔH=－748 kJ·mol^-1

①一定条件下，单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图1所示。温度高于710K时，随温度的升高氮氧化物转化率降低的原因可能是____________________。

②已知：测定空气中NO和CO含量常用的方法有两种，方法1：电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图2所示，则工作电极的反应式为______________________；方法2：氧化还原滴定法。用H₂O₂溶液吸收尾气，将氮氧化物转化为强酸，用酸碱中和滴定法测定强酸浓度。写出NO与H₂O₂溶液反应的离子方程式_______________。

（4）用CO和H₂可以制备甲醇，反应为CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g），以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8mol，当有0.5mol甲醇参与反应时，电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_______________。

Answer

CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) △H=-616 kJ·mol-1 0.1 = 5 温度 < 温度升高到710K时，反应达到平衡状态，由于该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氮氧化物转化率降低 CO-2e-+H2O＝CO2+2H+ 2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+ c（K+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）

【解析】（1）由于甲醇、CO的燃烧热分别是726.5kJ·mol-1、110.5 kJ·mol-1所以可知①2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H =-1453 kJ·mol-1②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H =-221 kJ·mol-1，由①-②可得2CH3OH(l)+2O2(g)=2CO(g)+4H2O(l) △H=-1232 kJ·mol-1，所以甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-616 kJ·mol-1。答案为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-616 kJ·mol-1

（2）①由表中数据，可知0～2min内△n(CO)=1.2mol-0.8mol=0.4mol，

由方程式可知，所以v（COCl2）==0.1 mol/（L·min）；②4min内，反应的氯气为:0.6mol-0.2mol=0.4mol，由方程式可知参加反应的CO为0.4mol，故4min时CO为1.2mol-0.4mol=0.8mol，与2min时CO的物质的量相等，则2min、4min处于平衡状态，在2min～4min间，v（Cl2）正=v（Cl2）逆，

由方程式可知，平衡时生成COCl2为0.4mol，该温度下平衡常数K===5③正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO转化率增大，而图中随X增大时，CO的平衡转化率降低，平衡逆向移动，则X为温度，正反应为放热反应．答案为：① 0.1 ② = 、 5 ③ 温度 、<

（3）①当温度升高到710K时，单位时间内反应达平衡，由于该反应是放热反应，再升高温度，平衡向左移动，转化率降低②该装置是原电池，通入一氧化碳的电极是负极，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应式为：CO-2e-+H2O＝CO2+2H+，NO被H2O2溶液氧化成强酸硝酸，双氧水被还原成水，则反应的离子方程式2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+ 答案为：①温度升高到710K时，反应达到平衡状态，由于该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氮氧化物转化率降低② CO-2e-+H2O＝CO2+2H+ 、2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+

（4）当有0.5mol甲醇参与反应时，产生的二氧化碳是0.5mol，和0.8mol氢氧化钾反应，根据元素守恒可以计算n(K2CO3)=0.3mol，n(KHCO3)=0.2mol，二者的水溶液均为碱性，所以c（K+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）答案为：c（K+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）